Перевірка проектних правил

Проектування та виробництво друкованих плат — це дуже складний процес, який вимагає ефективного керування тисячами компонентів і з’єднань на багатошарових платах. Забезпечення виходу продукції має вирішальне значення, а перевірка правил проектування є ключовим методом його підвищення. DRC — це важливий етап перевірки в процесі проектування друкованих плат, який за допомогою інструментів EDA автоматично перевіряє, чи відповідає розташування плати встановленим правилам проектування та обмеженням виробництва, забезпечуючи можливість виробництва та надійність конструкції.

Ці правила зазвичай включають:

• Електричні правила: наприклад, мінімальна ширина доріжок, відстань між доріжками, специфікації з’єднання контактних майданчиків і доріжок, щоб уникнути коротких замикань або перешкод у сигналах;

• Виробничі правила: наприклад, мінімальний діаметр отвору, ширина переходного отвору та розмір відкриття у масці (світлочутливий лак) для відповідності можливостям виробництва друкованих плат;

• Правила технологічного процесу: наприклад, зазори між компонентами та налаштування опорних точок позиціонування для відповідності вимогам точності обладнання для поверхневого монтажу (SMT). Основною функцією DRC є виявлення потенційних помилок проектування та порушень, що зменшує необхідність переділу на пізніших етапах виробництва, знижує витрати та скорочує термін розробки.

Основна цінність і важливість перевірки правил проектування (DRC) у виробництві PCBA

Перевірка проектних рішень є критичним етапом контролю якості в усьому процесі PCBA — від проектування до масового виробництва. Встановлюючи галузеві стандарти, обмеження виробничого процесу та вимоги до надійності, цей процес дозволяє автоматично або вручну перевіряти документацію конструкції PCB. Його важливість охоплює весь ланцюг перевірки проекту, контролю витрат, забезпечення масового виробництва та покращення якості. Це ключовий попередній процес для Kingfield, який забезпечує конкурентоспроможність продуктів PCBA.

I. Уникнення проектних помилок і зменшення ризиків масового виробництва

DRC може точно виявляти приховані проблеми в проекті, включаючи невідповідну ширину/розмір трасування, аномальні розміри монтажних отворів, неузгодженість між контактними площадками та корпусами компонентів, погані з'єднання міді, а також конфлікти у розташуванні мереж живлення та заземлення. Якщо ці проблеми не будуть виявлені на етапі проектування, це може призвести до фатальних помилок, таких як коротке замикання/обриви на друкованій платі, неможливість спаяти компоненти або перешкоди в сигналах під час створення прототипу чи масового виробництва. Це не лише призводить до витрат сировини, але й затримує постачання проекту. Компанія Kingfield використовує суворий процес DRC для раннього виявлення дефектів проектування, контролюючи ризики на початковому етапі та забезпечуючи відповідність проекту вимогам технологічності виробництва.

II. Узгодження виробничих процесів для забезпечення ефективності виробництва

Різні виробники PCBA мають різне виробниче обладнання та технологічні можливості. DRC може налаштовувати правила перевірки на основі ключових технологічних параметрів Kingfield, забезпечуючи високий ступінь узгодження між проектною документацією та реальними виробничими можливостями. Наприклад, для конструкцій з мікроперехідними отворами на високощільних друкованих платах DRC може перевірити, чи відповідає діаметр отвору точності свердлильного обладнання, усуваючи перебої у виробництві та зниження виходу придатної продукції через технологічну несумісність. DRC забезпечує безшовну інтеграцію «проектування-виробництво», значно підвищуючи ефективність виробництва та скорочуючи терміни поставки.

III. Контроль втрат від витрат та оптимізація розподілу ресурсів

Недоліки проектування, що призводять до переділу/переробки, є однією з основних причин перевищення витрат у проектах PCBA. Наприклад, якщо струмове замикання друкованої плати виникає через надто малу відстань між доріжками, плату потрібно переробити, компоненти — купити наново, а також провести повторну обробку, що безпосередньо збільшує витрати на матеріали та робочу силу. Якщо проблеми виявляються після запуску масового виробництва, збитки експоненціально зростають. Kingfield використовує DRC для попереднього виявлення проблем, мінімізує частоту переділки та уникання втрат матеріалів через необґрунтоване проектування, забезпечуючи точний контроль витрат і підвищення рентабельності проекту.

IV. Забезпечення надійності продукту та підвищення репутації бренду

Надійність продуктів PCBA безпосередньо залежить від раціональності їхнього проектування. DRC може перевірити проект за кількома напрямками, включаючи електричні характеристики, механічну конструкцію та теплову стабільність:
Електричні характеристики: Перевірте доцільність падіння напруги в електромережі, узгодження імпедансу сигналу та проектування заземлення, щоб уникнути несправностей продукту через перешкоди в сигналах або нестабільність живлення;
Механічна конструкція: Перевірте, чи розташування компонентів відповідає вимогам охолодження, і чи роз’єми мають достатньо місця для вставляння та виймання, щоб уникнути скорочення терміну служби продукту через накопичення тепла або механічні перешкоди;
Адаптація до умов навколишнього середовища: Для спеціальних сценаріїв, таких як промислове та автомобільне застосування, DRC може перевірити, чи задовольняє конструкція екологічним стандартам, таким як стійкість до вібрацій і високих температур. DRC забезпечує стабільну роботу продуктів протягом усього життєвого циклу, зменшує витрати на післяпродажне обслуговування та зміцнює репутацію бренду Kingfield та його конкурентоспроможність на ринку PCBA;

V. Адаптація до галузевих стандартів та виконання вимог нормативних актів

Продукти PCBA для різних застосувань мають відповідати відповідним галузевим стандартам. DRC може вбудовувати обов’язкові вимоги цих стандартів, щоб забезпечити відповідність продуктів та отримання сертифікації. Наприклад, у проектуванні PCBA для автомобільної електроніки DRC може перевіряти відстань ізоляції між високовольтними та низьковольтними ланцюгами, щоб відповідати стандартам безпеки автомобільної електроніки; у випадку з медичними приладами DRC може перевіряти проектування цілісності сигналу, щоб забезпечити точність діагностики пристрою. Компанія Kingfield забезпечує відповідність продуктів галузевим стандартам за допомогою DRC, надаючи клієнтам відповідні та надійні індивідуальні рішення.

Перевірка проектних правил (DRC) як основний інструмент перевірки проектування PCBA виконує комплексну та детальну перевірку документів проектування PCB за допомогою стандартизованої бази правил і інтелектуальної логіки верифікації. Її функції охоплюють ключові аспекти, такі як електричні характеристики, можливість виготовлення, механічна конструкція та відповідність вимогам, і є основною технологічною підтримкою для Kingfield у забезпеченні якості проектування PCBA та надійності масового виробництва. Нижче наведено вісім основних функцій:

I. Перевірка електричних правил: забезпечення стабільної роботи схеми

Електричні характеристики є основою продуктів PCBA. DRC точно перевіряє електричну коректність проектування схем, щоб уникнути проблем, таких як аномалії сигналу та нестабільність живлення, ще на початковому етапі:

• Перевірка правил відстаней: Перевіряє мінімальний ізоляційний зазор між провідниками, контактними площадками, виводами та мідними трасами, щоб уникнути коротких замикань і перекриття через недостатній зазор, особливо підходить для жорстких вимог високовольтних кіл та високощільних друкованих плат;

• Перевірка мережевої з’єднаності: Виявляє проблеми в мережі, такі як обриви, короткі замикання та слабкі з’єднання, щоб забезпечити відповідність з’єднаності живлення, сигналів і заземлення проектним специфікаціям, уникнути функціональних відмов через розрив мережі;

• Перевірка узгодження опору: Для високошвидкісних сигналів перевіряє, чи відповідають ширина лінії передачі, міжосьова відстань та товщина діелектрика заданим значенням опору, щоб зменшити відбиття сигналу та наведені перешкоди, забезпечуючи цілісність сигналу;

• Перевірка мережі живлення: Перевіряє, чи ширина силової шини відповідає вимогам до струмопровідної здатності (уникнення перегріву через перевантаження) та чи є розподіл живлення та заземлення збалансованим (зменшення падіння напруги), забезпечуючи стабільне електроживлення;

• Перевірка проектування заземлення: Переконайтеся, що метод заземлення (одноточкове, багатоточкове) є обґрунтованим, і достатня кількість монтажних отворів для заземлення, щоб уникнути впливу контурів заземлення та підвищити перешкодостійкість схеми.

II. Перевірка сумісності з технологічним процесом: забезпечення можливості виробництва

DRC налаштовує правила на основі параметрів виробничого обладнання та технологічних можливостей Kingfield, щоб забезпечити безперебійну сумісність між проектом та реальним технологічним процесом:

• Перевірка ширини провідника/відстані: Перевірте, чи ширина провідника відповідає мінімальним технологічним вимогам, уникнення розриву при травленні та недостатньої струмопровідної здатності через надто вузькі ділянки провідника;

• Перевірка параметрів: Переконайтеся, що діаметр отвору, товщина стінки та розмір контактного майданчика відповідають процесам свердління та металізації отворів, уникайте закупорювання монтажних отворів та поганого з'єднання;

• Перевірка конструкції контактних майданчиків: Переконайтеся, що розмір і відстань між контактними майданчиками відповідають корпусу пристрою, уникайте надто великих або малих майданчиків, які можуть призвести до холодних паяних з’єднань та перемикання паяльного мосту, забезпечте сумісність із процесами SMT-монтажу та паяння в печах;

• Перевірка паяльної маски/шовкового екрана: Перевірте, чи паяльна маска не перекриває контактні майданчики (щоб не заваджувати паянню) та чи немає накладення шовкового екрана (що може ускладнити ідентифікацію компонентів), забезпечте точне позиціонування пристроїв під час виробництва;

• Перевірка обробки міді: Перевірте спосіб з'єднання мідних доріжок з контактними майданчиками та монтажними отворами, наявність островів міді (щоб уникнути залишків травлення), адаптуйте до вимог процесів травлення друкованих плат та нанесення паяльної маски.

III. Перевірка механічної конструкції та теплового проектування: підвищення надійності продукту

DRC оптимізує конструкцію з точки зору фізичної структури та теплової стабільності, забезпечуючи механічну міцність та здатність до відведення тепла від PCBA протягом усього терміну його життя:

• Перевірка розташування компонентів: Перевіряє, чи відповідає відстань між компонентами вимогам охолодження та чи немає механічних перешкод, залишаючи достатнє місце для складання та відведення тепла;

• Перевірка відстані до краю плати: Переконується у дотриманні мінімальної відстані від компонентів, отворів, доріжок до краю друкованої плати, щоб уникнути пошкодження ланцюга та недостатньої механічної міцності через обрізання краю;

• Перевірка конструкції системи охолодження: Для потужних компонентів перевіряється, чи є проектування тепловідвідних площадок та тепловідвідних переходів раціональним, забезпечуючи швидке відведення тепла та запобігання накопиченню тепла, що призводить до старіння компонентів;

• Перевірка механічних отворів: Перевіряє, чи розмір та положення гвинтових отворів та отворів для позиціонування відповідають корпусу та монтажній конструкції, щоб уникнути помилок збирання через відхилення отворів

IV. Перевірка сумісності пристрою та корпусу: зменшення ризиків при складанні

Перевірка сумісності проекту підтверджує відповідність між корпусами пристроїв та проектною документацією, щоб уникнути проблем зі складанням через помилки в корпусах:

• Перевірка відповідності корпусів: Підтверджує, що корпус пристрою відповідає фактично обраному пристрою, щоб уникнути ситуації "невідповідність корпусу та пристрою", яка перешкоджає паянню;

• Перевірка компонентів з полярністю: Перевіряє, чи відповідає полярність корпусів поляризованих компонентів, таких як діоди, конденсатори та інтегральні схеми, проектній логіці, щоб уникнути зворотного паяння, яке може призвести до виходу пристрою з ладу;

• Перевірка місць для компонентів: Досліджує невизначені пакети та дубльовані компоненти, забезпечуючи повну відповідність інформації про компоненти в специфікації (BOM) та інформації про компоненти в проектній документації.

V. Спеціальний контроль для високощільних та спеціальних процесів: адаптація до складних конструкцій

Для друкованих плат із спеціальними процесами, такими як HDI, жорстко-гнучкі плати та приховані/сліпі переходи, DRC пропонує спеціалізовані функції індивідуального контролю:

• Перевірка процесу HDI: Перевіряє, чи діаметр переходів, точність їхнього розташування та структура укладання відповідають вимогам HDI-процесу, щоб запобігти відмовам міжперехідних з'єднань;

• Перевірка прихованих/сліпих переходів: Перевіряє провідність прихованих/сліпих переходів та їхнє з'єднання з контурами зовнішніх шарів для забезпечення стабільної передачі сигналів між шарами;

• Контроль жорстко-гнучких друкованих плат: Перевіряє, чи відповідає конструкція переходу між гнучкими та жорсткими ділянками та радіус вигину вимогам технології гнучких друкованих плат, щоб запобігти обриву ланцюга під час вигинання.

VI. Перевірка відповідності та галузевих стандартів: Виконання сценаріозалежних вимог

DRC включає обов’язкові стандарти різних галузей, щоб забезпечити відповідність продуктів PCBA вимогам їхніх сценаріїв застосування: Перевірка електромагнітної сумісності (EMC): Перевірка, чи відповідає розташування фільтрувальних конденсаторів, цілісність заземлювальної площини та конструкція екранування сигналів стандартам EMC, щоб зменшити електромагнітне випромінювання та перешкоди; Перевірка галузевих стандартів:

• Автомобільна електроніка: Відповідає стандартам IATF 16949, перевірка відстані ізоляції між високовольтними та низьковольтними ланцюгами та конструкції, стійкої до вібрацій;

• Медичне обладнання: Відповідає стандартам ISO 13485, перевірка цілісності сигналів та ізоляційної конструкції для забезпечення точності діагностики обладнання;

• Промислова автоматика: Перевірка конструкції, стійкої до перешкод, та адаптації до роботи в широкому температурному діапазоні, щоб відповідати вимогам стабільності промислових умов;

• Перевірка відповідності вимогам безпеки: Для друкованих плат, що живляться від мережі, перевіряйте, чи відстані уздовж поверхні та повітряні зазори відповідають стандартам безпеки, таким як IEC 60950, щоб уникнути ризику ураження електричним струмом.

VII. Функція пропозицій щодо оптимізації проектування: підвищення ефективності проектування

Сучасні інструменти DRC не лише «виявляють проблеми», а й надають інтелектуальні рекомендації щодо оптимізації, допомагаючи інженерам швидко вдосконалювати конструкції:

• Автоматичне позначення місць із проблемами: Точне позначення місць порушень за допомогою візуального інтерфейсу з підтримкою переходу одним кліком до відповідної ділянки у файлі проекту;

• Рекомендації щодо рішень оптимізації: Надання конкретних рішень для усунення порушень, наприклад: «недостатня ширина доріжки, рекомендується збільшити до 0,15 мм» або «занадто малий зазор між контактними площадками, рекомендується збільшити до 0,3 мм»;

• Функція групового виправлення: Підтримка автоматичного групового виправлення повторюваних простих порушень, що значно підвищує ефективність внесення змін до проекту.

Функція налаштування користувацьких правил: адаптація до персоналізованих потреб

DRC підтримує налаштування бібліотек правил на основі технологічних особливостей Kingfield та специфічних вимог окремих клієнтів для забезпечення персоналізованої перевірки:

• Налаштовані технологічні параметри: Можна ввести ключові технологічні параметри Kingfield, щоб гарантувати ідеальне узгодження правил перевірки з виробничими можливостями;

• Вбудовування вимог клієнтів: Можна додати ексклюзивні правила для конкретних вимог клієнтів, щоб забезпечити відповідність проекту очікуванням клієнта;

• Налаштування пріоритетів правил: Підтримується встановлення пріоритетів правил, щоб гарантувати першочергове вирішення критичних питань та підвищити цілеспрямованість перевірки.